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鑽石的物理特性及化學性能

TIME:2017-12-26

    眾所周知,鑽石是天然礦物中最硬的,同時脆性也相當高,用力碰撞仍會碎裂。源於古希臘語Adamant,意思是堅硬不可侵犯的物質,被公認的寶石之王。其化學成分是碳,這在寶石中是唯一由單一元素組成的,屬等軸晶係。

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    鑽石在天然礦物中的硬度最高, 其脆性也相當高,用力碰撞仍會碎裂。源於古希臘語Adamant,意思是堅硬不可侵犯的物質,是公認的寶石之王。鑽石的。也就是說,鑽石其實是一種密度相當高的碳結晶體。卡,或譯克拉、克拉(Carat),是鑽石的質量單位。一卡相等於200毫克,相傳早期鑽石商人稱量鑽石所用的砝碼為稻子豆樹(carob)果實,一粒這樣的果實大約就重200毫克。因為鑽石的密度基本上相同,因此越重的鑽石體積越大。越大的鑽石越稀有,每卡的價值亦越高。


    據美國物理學家組織網報道,澳大利亞麥考瑞大學的研究人員發現,地球上最堅硬的天然物質鑽石並非人們想象的那樣“恒久遠”。在強光照射下,鑽石也會蒸發。研究發現刊登在美國《光學材料快報》雜誌上。


    麥考瑞大學光子學研究中心副教授理查德-米德倫和同事經研究發現,鑽石暴露在光照條件下會蒸發。米德倫說:“一些物 質都有光照導致的蒸發現象, 觀察到鑽石也有這種現象還是第一次。”當暴露在強紫外-C線(臭氧層過濾後的強紫外線)條件下,鑽石表麵的小凹坑會在短短幾秒鍾內消失。鑽石質量損失的速 度隨著光線強度的降低快速降低,但蝕刻過程仍然繼續,隻是速度越來越慢。


    米德倫指出,鑽石蒸發消失速度極慢,正常情況下無法被觀察到。事實上,即使暴露在強紫外線條件下,例如強烈陽光照射 或者放在紫外日光浴燈下,需要大約100億年之後,鑽石質量損失才能達到可觀察的程度。這一研究發現不僅提供了有關鑽石長期穩定性的線索,同時也有助於未 來的研究。


    米德倫說:“這是一項非常實用的發現,我們正在研究如何利用這一發現。如果我們能夠在鑽石上打造一些結構,將光線控 製在鑽石上一個非常狹小的絲狀區域,這將是製造個頭更小,效率更高的光學裝置的第一步,可用於量子計算和高能激光。這一發現可能幫助我們在其他行星表麵搜 尋到鑽石蹤跡。”

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    鑽石的化學成分是碳,這在寶石中是唯一由單一元素組成的,屬等軸晶係。常含有0.05%-0.2%的雜質元素,其中最重要的是N和B,他們的存在關係到鑽石的類型和性質。晶體形態多呈八麵體、菱形十二麵體、四麵體及它們的聚形。純淨的鑽石無色透明,由於微量元素的混入而呈現不同顏色。強金剛光澤。折光率2.417,色散中等,為0.044。均質體。熱導率為0.35卡/厘米/秒/度。用熱導儀測試,反應最為靈敏。硬度為10,是目前已知最硬的礦物,絕對硬度是石英的1000倍,剛玉的150倍,怕重擊,重擊後會順其解理破碎。一組解理完全。密度3.52克/立方厘米。鑽石具有發光性,日光照射後 ,夜晚能發出淡青色磷光。X射線照射,發出天藍色熒光。鑽石的化學性質很穩定,在常溫下不容易溶於酸和堿,酸堿不會對其產生作用。


    鑽石與相似寶石、合成鑽石的區別。寶石市場上常見的代用品或贗品有無色寶石、無色尖晶石、立方氧化鋯、鈦酸鍶、釔鋁榴石、釔镓榴石、人造金紅石。 合成鑽石於1955年首先由日本研製成功,但未批量生產。因為合成鑽石要比天然鑽石費用高,所以市場上合成鑽石很少見。鑽石以其特有的硬度、密度、色散、 折光率可以與其相似的寶石區別。如:仿鑽立方氧化鋯多無色,色散強(0.060)、光澤強、密度大,為5.8克/立方厘米,手掂重感明顯。釔鋁榴石色散柔 和,肉眼很難將它與鑽石區別開。

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